30t轴重重载铁路隧道内无砟轨道结构选型试验研究

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, , ,
低 轨道 结构 稳 定性 连续 性 和 平顺 性好等 优点


1

2
] ,
国 内 外 开 展 了 重 载 铁路 长 大 隧 道 内 无 砟 轨 道 结 构 的 相

关研 究工 作


文献

3

根 据 我 国 新建 重 载 铁 路 建设 和 运 营 特 点 对 隧 道 内 无 砟 轨道 结 构 选 型 开 展 了 综 合 分
9
静态 动态
4 5 0 kN

1
0
1

6
& A 1 0 8

1
1
27 6 2


4J0 7

T A 4 A 3 ? 1 2 7

?7

2
9?
5

1
4 5 0 k N
1
2
5

1
0

5
9

4 4
1

7
6
0
3

3

2 2 2
8
2
0

9 5 m m

按方案
2
施 加动 态轴 载
2 0


2 8 9

1
k N
时 弹性道 床 的 轨 距

扩大 比 刚 性道 床大

0

3 4 mm

弹 性 道床 和 刚 性道 床 动 态 加 载 时 的 轨距 扩大差 值不 超过
8 mm

1
mm

可 见 不 同 静 动态 加 载 方 案 的 动 态轨 距 扩 大均 小 于 动 态 轨 距 扩 大 量
时 弹 性 道 床 的 轨距 扩 大 比 刚 性 道 床大

0


4 3 mm

按方 案
2
加 载至
2 8 9

1 k
N( F


= 1
4 4


6 k N L = 7 5 k N


0

5 5 m m 。
弹性 道床 和 刚性 道 床静态 加 载 时 的 轨 距保 持 能 力 相 近






初 始 表 面 裂纹 及枕 端 角 八 字 形 裂 纹 宽 度 亦无 明 显 变 化
3


3
种轨 道结 构均 能满 足 疲 劳强 度 要求

2
轨 距 保 持 能 力 对 比 分析
目前

我 国 尚 未 颁 布重 载 铁路 轨距 控制 的 相关 规 范 参考 《 铁 路线 路维 修规则 》
1
个 轨枕 支点

2

双块 式 + 长 枕 埋 入 式 无砟 轨 道 实 尺 模 型 刚 性 道 床



双 块式 无砟 轨 道 实 尺 模 型 道 床 板宽度 为
2

8 0 0 mm

厚度 为
3
1
0
mm

共铺设
6
个轨 枕 支 点 长 枕 埋 入 式


无 砟 轨道 道 床 板宽 度 为 面标 髙调 整


轴 载 顶 部 最 大 拉应 变 混 凝 土钢 筋

底 部 最 大 拉应 变
混 凝 土 钢 筋
5
1
顶 部 最 大拉应 变
混凝 土 钢筋
I lT l
底 部 最 大 拉 应变
混 凝 土 钢 筋
76

顶 部 最大 拉 应 变底 部 最 大 拉应 变
混凝 土 钢筋
5
混 凝 土 钢 筋

构在
2
3 0 t
轴 重荷 载条 件下 的 适应性 为 重 载 铁 路 隧道 内 无砟 轨道 结构选 型 提 供技术 依据

实尺模 型 概 況
( 1

弹 性 支 承块式 无砟 轨 道 实 尺 模 型 弹 性 道 床


弹 性支 承块 式无 砟轨 道实 尺 模 型 道床 板宽 度为 用 弹条 V 型重 载 扣件



1
前言
随 着 运量 轴 重 和 行 车 密 度 增加 重载 有砟 轨 道 的 劣 化 状 态极 易 出 现恶 性循 环 导 致 维 修 工作 更 趋频 繁




隧 道 内 养 修作 业更 加 困 难


考 虑 无 砟轨道 结构 具有 降 低 隧道 净空 结构 耐 久性 强 维 修工 作 量 少 维 护费 用

析 分析 认为 在确 保 隧道 内 无 砟轨 道安全 可 靠性 的前 提下 基 于 可 修 复 性 低动 力 特性 以 及 前期 工 程 实 践 经

验 等方 面 优势 将 弹 性支 承块 式 无砟 轨道 结构 作 为 推 荐 方案 双块 式 和 长 枕埋 入式无 砟 轨 道结 构 作 为 对 比 方
, :
3 0

轴 重 重 载 铁路 随 道 内 弹 性 支 承 块 式


双 块 式 和 长 枕 埋 入 式 无砟 轨
道 的 结 构 强 度 和 轨 距 保持 能 力 均 能 满 足 要 求 采 用
, ,
双层
隔 振 的 弹 性 支承 块 式 无 砟 轨 道结 构 的 荷 栽 纵
, ,
3



动 态轴 载

4 5 0 kN
1

测试道 床板 内 混凝 土 和钢 筋 应变 考察 重载 条件 下

种 无砟 轨 道 结 构 道 床
板 受力 特征
试 验结 果见 表


1
正 常 荷栽 条 件 下 道床 板静 动 态 受 力 特 性试 验 结 果





e)
弹 性道 床 刚 性 道 床 双 块 式 刚 性 道 床 长 枕 埋 人 式
3 0 t
轴 重重 载 铁 路 隧 道 内 无 砟 轨道 结 构 选 型 试 验 研究
杜 香刚 尤瑞 林 刘 伟 斌 王 继 军 范
, ,



0 0 0 8

中 国
铁 道 科 学 研 究 院 高 速铁 路 轨 道技 术 国 家 重 点 实 验 室 北 京

1
1


要 本 文 结 合 前 期 设 计 方 案 建 立 了 弹 性 支 承块 式
3

0 t
轴 重 重载 铁 路 隧道 内 无砟 轨道 结 构 选 型 试骚 研 究
3
实 尺 模 型对 比 试验 研 究

3
1
静 动 力 特性 和 疲 劳性 能 对 比 分 析

1

正 常 荷 载 条件 下 静 动 力 特性 对 比 分 析

正 常 荷 载 条 件是 指 按 照
, ,

百度文库

因 双 块式 长 枕 埋人 式 和 弹 性 支承块 式 无砟 轨 道 结 构 特 点不 同 有 必 要 在 静动 力 特性 疲 劳 性 能 轨距 保




持 能力 荷载 的 纵 向 分 配 结 构 振动 与 冲击 衰减 特性 等 方 面开 展 实 尺 模型 试验 进




步研 究 不 同 无 砟 轨 道 结


mm )
弹性道 床 刚 性 道 床Z ZZ 弹 性道 床 刚 性 道 床 试验工 况 试验工 況 方 案 l/ V 0 方 案 2 1 / 7 0 5 2
l ( 1



? 3








静态 轴 载
动 态轴载

1
4
0

N 5
5


7 9 4 4

2

8 0 0 mm

厚度 为
3 9 0 mm

铺设
7 0


7 5 k g /m
1
钢轨 配 套 采



轨 下垫 板 刚 度 为
1
1
4 0



1
6 0

N/ mm

微孔 橡胶 垫 板 刚 度为

0 0

N/ mm

扣件 节 点
间距 为

6 0 0 mm

共铺设


4
] ,
动 态轨 距 扩 大 控 制 参

数为
+ 8
mm


级保 养


1
2 0 km / h )

为 了 验证
3 0

轴 重 运 营 条件下 弹性 支 承块 式 双块 式 和 长 枕埋

人式 无 砟 轨道 结构 的 轨 距保 持能 力 参 照 我 国 扣 件组 装 疲 劳 试验 方法 和 北 美铁 路工程 和 维 修 协 会手 册


2

不 同 加 载方 案 下 动 态 轨 距保 持试验
1
按方 案

施 加 动 态轴 载
2 0


1
4 0 kN 0
时 因 为 弹 性支 承 块式 无 砟 轨 道 结构 中 两 个 支 承块 间 距 的 扩 大影


响 弹性道 床 的 轨距 扩 大 比 刚 性道 床 大

大 荷载 条 件下 疲 劳 性 能 对 比 分 析


大荷载 条件是指 考虑车 轮 扁 痕 钢轨局部 不 平顺 等不利 条件 动载 系 数按 条件下 的列 车 动态轴载为
4 5 0 k N 。

3


0
取值

3
0

轴 重重载铁路 大荷 载
考虑 单个 轨 枕 节 点 处轨道 结构承受 的 垂 向 列 车 荷载 为 因 此 实尺 模型 单个 轨 枕节 点 疲劳试 验荷 载 范 围 为 9 0 4 5 0 k N 疲劳次 数 3 0 0 万 次 加载 频 率 4 H
9 00

N。
垂 向 分 配 系数 按
0

5







z 。
疲劳 试验 表 明 疲 劳后 弹 性支 承块 式 长 枕 埋 人式 及双块 式无 砟轨 道 结构道 床板 的 混 凝 土及 钢 筋 应变 与


疲劳 前基 本

致 变 化 较小 扣件 橡胶 套靴 块下 微孔 橡胶 垫 板 以 及轨 枕 等部 件 外观完 好 未 见 伤损 道床 板

1

3 0

5

6 静态 轴 载

2 89 28 9

1


N 5

4

2
6
1 (
1

29 20

4
4


6 6 27

1
4 0 kN


1

2 0


4 9

动态 轴 载


1

1

1



注 括号 内 为 弹 性支 承式 无 砟 轨 道 两 个 支 承 块 间 距 扩 大 值
1

常 运 营 过程 中 列 车 传 递 至 轨 道 结 构 的 荷 载 范 围 来 控制 加 载 值 动 载 系 数 按

5
取值
4 5 0


3 0

轴重 重 载 铁路 正 常 荷载 条件 下 列 车 动 态 轴载 为
9 0



4 5 0 kN

对 实 尺 模 型 施 加 连 续垂 向 静 态 轴 载
4 0


2 8 0 0 mm
1

厚度 为
3 6 5 m m

共 铺设 5 个轨枕 支 点


通过调 整基 础 标 高 将 两种 模 型 轨
致 形成


1
个节点 的 刚 性道 床 实 尺模 型 配 套采 用 WJ

1
2
型 重 载 无 砟 扣件 轨 下 垫板 刚 度 为

6 0 kN / mm
: ,

双 块 式 和 长 枕 埋入 式 无 砟 轨 道 多

节 点 实 尺 模型 从 静

动 力 特 性 疲 劳 性 能 轨距 保 持 能 力 荷 载 的 级 向 分 配 结 构 振 动 与 冲 击 衰 减 特 性 等 方 面 开 展 了 对 比
、 、 、
试 验研 究 研 究 表 明 新 设 计 的
道 床板静 动 力 特性 试 验数据 表 明 对于 弹 性 支承 块式 长 枕 埋 人 式 及 双 块式 无 砟 轨道 结 构 在 列 车 正 常



荷 载作用 下

3
种无 砟轨 道结 构道 床板 的 混凝 土 及 钢 筋 应变 值均 较小 不会 引 起 结构 强 度 破 坏


2
扣 件 节点 间 距 为
1
6 2 5 m m

铺设
7 5 kg/m
钢轨


作 者简 介 杜 香 刚


9 8 2





助 理研 究 员

硕 士研 究 生 研 究 方 向 无 砟 轨道




mai l

1
5 9
1
0 8 5 0
1
2 8


1
2 6


om 。
3
1
4
向 分 配 范 围 广 振 动 衰 减 性 能 显 著 对 于 衰 减 随 道 基 础 振 动 降 低 随 道 基 底 的 应 力 水 平 避 免 或 减轻

些 基 底 病 害 的 发 生 发 展较 为 有 利




关 键词 重 载 铁路 长 大 隧 道 无砟 轨 道 结 构 选 型 试 验研 究

5

6


采 用 两 种 垂横 比 方案

1

L/ V




0
和 方案
2 8 9

2

i/ F



0


5 2

的 加 载 方案 进 行 静态 和 动 态 加 载试 验 方 案

1
最大
轴载 为
1
4 0kN

方案
2
最 大轴 载为

kN

试 验 结果 见 表
2


2
不 同 加 栽方 案 条件 下 轨 距 变 化 最


1

不 同 加 载方 案 下 静 态 轨 距保 持 试 验
1
按方 案

加载 至
1
4 0 k N ( F



7 0

N L


7 0 kN )
时 因 弹 性 支 承 块 式 无 砟 轨 道结 构 中 两 个 支 承 块 间 距 扩

大 的 影 响 弹 性 道 床 的 轨距 扩大 比 刚 性 道床 大
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